鐵基合金彈性性質(zhì)和電子結(jié)構(gòu)的第一性原理計(jì)算.pdf

1、鐵基磁致伸縮合金較傳統(tǒng)的稀土超磁致伸縮合金而言，不僅不含有價(jià)格昂貴的稀土，同時(shí)在低場時(shí)具有優(yōu)良的磁致伸縮性能，因此一出現(xiàn)就立刻掀起了一股研究熱潮。本論文的工作采用第一性原理的方法，運(yùn)用CASTEP軟件包計(jì)算鐵基合金的彈性常數(shù)、彈性模量和電子結(jié)構(gòu)。從理論上分析元素?fù)诫s對鐵基合金的彈性性質(zhì)的影響。
　　計(jì)算了Fe16-xAlx合金的彈性性能。所有成分的合金具有立方對稱性結(jié)構(gòu)，晶格優(yōu)化的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值基本吻合。彈性性質(zhì)的計(jì)算結(jié)果表明，相較

2、純Fe而言，Al原子的添加使合金的模量增大。然而對于含Al的合金，隨著Al含量的增加，體積模量緩慢增大，而剪切模量與楊氏模量則迅速降低。與磁致伸縮系數(shù)λ100相關(guān)的彈性常數(shù)C11-C12的值也隨Al含量的增加而降低，即從彈性性質(zhì)的角度分析，Al原子的添加有利于合金磁致伸縮系數(shù)λ100的提高。
　　對Fe16-xGax系列合金的彈性性質(zhì)的計(jì)算結(jié)果表明，Ga原子的添加對合金彈性性質(zhì)的影響與Al原子的添加有相似的效果。在保持立方對稱性的

3、FeGa合金中，隨著Ga原子含量的增加，彈性常數(shù)C11-C12的值也逐漸降低，由x=1的115GPa降低到x=4的40GPa。此外，對于Fe12Ga4合金而言，如果當(dāng)合金中出現(xiàn)由于Ga原子反占位而形成的Ga-Ga原子對時(shí)，合金將由立方結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)樗姆浇Y(jié)構(gòu)，同時(shí)合金沿著Ga-Ga原子對的方向伸長，而垂直于Ga-Ga原子對的方向縮短。彈性性質(zhì)的計(jì)算結(jié)果表明，沿著Ga-Ga原子對的方向彈性模量發(fā)生明顯軟化。
　　對FeAl和FeGa合金摻